Was ist Vibration?

1. Definition: Das Wesen der Schwingung

Vibrationbezeichnet im Zusammenhang mit Maschinen die mechanische Schwingung oder wiederholte Hin- und Herbewegung einer Maschine oder ihrer Komponenten um eine Gleichgewichtslage. Zwar ist jedes Betriebsgerät von Vibrationen in gewissem Maße betroffen, doch Veränderungen im Vibrationsmuster sind oft der erste und zuverlässigste Hinweis auf auftretende Probleme.

Die Schwingungsanalyse ist der Grundstein für Schwingungsdiagnostik und vorausschauende Wartungsprogramme, die es uns ermöglichen, der Maschine „zuzuhören“ und ihren Zustand zu interpretieren.

2. Wichtige Merkmale der Vibration

Um Schwingungen analysieren zu können, müssen sie quantifiziert werden. Dies geschieht durch die Messung ihrer vier Hauptmerkmale:

• Frequenz: Wie oft die Bewegung auftritt. Die Frequenz wird in Hertz (Hz) oder Zyklen pro Minute (CPM) gemessen und ist entscheidend für die Identifizierung der *Quelle* der Vibration (z. B. Unwucht, Fehlausrichtung, Lagerdefekte).
• Amplitude: Wie stark die Bewegung ist. Es misst die Intensität der Vibration und hilft, die Schwere des Fehlers zu bestimmen. Die Amplitude kann wie folgt gemessen werden:
  • Verschiebung: Die gesamte zurückgelegte Distanz (z. B. in Mikrometern oder Mils).
  • Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit der Bewegung (z. B. in mm/s oder in/s). Die Geschwindigkeit ist die am häufigsten verwendete Kennzahl zur Bewertung des Gesamtzustands einer Maschine.
  • Beschleunigung: Die Änderungsrate der Geschwindigkeit (z. B. in g). Die Beschleunigung reagiert besonders empfindlich auf hochfrequente Ereignisse wie Getriebe- und Lagerfehler.
• Phase: Eine Zeitmessung, die beschreibt, wo sich ein vibrierendes Teil im Verhältnis zu einem anderen Teil oder einem festen Referenzpunkt befindet (Keyphasor). Die Phase ist wichtig für die Diagnose von Problemen wie Fehlausrichtung und gebogenen Wellen und bildet die Grundlage für Rotor Bilanzierung.
• Richtung: Vibrationen treten in alle Richtungen auf. Messungen werden typischerweise in horizontaler, vertikaler und axialer Richtung durchgeführt, um ein vollständiges Bild der Maschinenbewegung zu erhalten.

3. Quellen von Maschinenvibrationen

Vibrationen sind nicht das eigentliche Problem, sondern eher ein Symptom eines zugrunde liegenden Problems. Häufige Ursachen sind:

• Unwucht: Eine ungleichmäßige Verteilung der Masse um eine rotierende Mittellinie, die einen „schweren Punkt“ verursacht.
• Fehlausrichtung: Wenn die Mittellinien zweier gekoppelter Wellen nicht kollinear sind.
• Mechanische Lockerheit: Abgenutzte oder lose Komponenten wie Bolzen, Lager oder Fundamenthalterungen.
• Lagerdefekte: Fehler an den Laufringen oder Wälzkörpern von Lagern.
• Getriebedefekte: Abgenutzte, abgesplitterte oder falsch ausgerichtete Zahnradzähne.
• Resonanz: Wenn eine erzwungene Frequenz mit der einer Komponente übereinstimmt Eigenfrequenz, was zu einer dramatischen Verstärkung der Vibration führt.
• Elektrische Probleme: Probleme in Motoren, wie z. B. gebrochene Rotorstäbe oder exzentrische Luftspalte.

4. Warum ist die Messung von Vibrationen wichtig?

Die systematische Messung und Analyse von Schwingungen liefert wichtige Erkenntnisse für die industrielle Instandhaltung:

• Frühzeitige Fehlererkennung: Es kann Probleme erkennen, lange bevor sie sichtbar oder hörbar werden oder Folgeschäden verursachen.
• Ursachenanalyse: Durch die Analyse der Schwingungsfrequenzen kann die genaue Ursache des Problems ermittelt werden, was zu effektiveren Reparaturen führt.
• Sicherheit: Durch die Überwachung von Vibrationen können katastrophale Ausfälle verhindert werden, die eine Gefahr für Personal und Umwelt darstellen könnten.
• Effizienz: Reibungslos laufende Maschinen verbrauchen weniger Energie und produzieren qualitativ hochwertigere Produkte.

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